Maquinas Electricas III UI Entregable 2016

8/18/2019 Maquinas Electricas III UI Entregable 2016

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MÁQUINAS ELÉCTRICAS III

DR. JUAN MIGUEL GONZÁLEZ LÓPEZ

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Un motor eléctrico es una maquina eléctrica que transforma energía eléctrica en

energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de losmotores eléctricos son reversibles, es decir, pueden transformar energía mecánica enenergía eléctrica funcionando como generadores.

1.1 Estructura elemental de la máquina de Inducción


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Los motores de CA pueden diseñarse para funcionar con una lí nea de CAmonof ásica o polif ásica.

No importa que sea monof ásico o polif ásico, el motor siempre funciona en baseal mismo principio. Este principio es que la corriente alterna aplicada al motor produce un campo magnético giratorio, el cual, a su vez, hace girar el rotor.

Los motores de CA son generalmente de dos tipos:

1), el motor sincrónico, y

2), el motor asincróno (de inducción).

El de inducción es por mucho el más utilizado.


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ESTRUCTUR DE UN MÁQUIN DEINDUCCIÓN O

SÍNCRON TRIFÁSIC


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MOTOR SINCRÓNICO TIPO J UL DE RDILL


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► Motor Asincrónico de Rotor Bobinado


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¿Qué es el estator?

¿Qué función tiene el ventilador?

¿Para qué sirve la caja de conexiones?

¿Para qué sirve el rotor?

¿Cuál es la diferencia entre el rotor y el eje?

¿Para qué sirve la carcasa?

¿Qué función tienen los rodamientos? ¿Qué características se encuentran en la tabla de datos?

Examen 30

Prácticas 20

Reportes 20 Tareas 10

PI 20


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Campo rotatorio

1.2 Características generales de las máquinas de inducción trabajando como

motor o generador.

Las características de funcionamento son una presentación gráfica del

comportamiento de:

• la velocidad

• la corriente

• el factor de potencia

• la potencia

• el rendimiento• el deslizamiento

•en función de la carga.


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n La velocidad n sólo disminuye ligeramente conforme aumenta la carga.Por consiguiente, los motores de jaula de ardilla estándar tienen unas

características de velocidad "rígidas".

s El deslizamiento s aumenta más o menos proporcionalmente con el incremento de la

carga.

cosϕ El factor de potencia cosϕ depende en gran medida de la carga y normalmentealcanza su máximo durante la sobrecarga..

η El rendimiento η muestra una característica relativamente plana y es prácticamente

constante por encima de la media-carga. Suele alcanzar su máximo cuando está pordebajo de la potencia de régimen Pn.

I La intensidad I aumenta proporcionalmente comenzando más o menos a media-carga.Por debajo de la media-carga, la corriente disminuye sólo ligeramente hasta convertirse enla corriente de carga nula IO (magnetización constante).

P La potencia P1 aumenta más o menos en proporción con el inicio de carga comenzandoen la potencia de carga nula. En el régimen de sobrecarga, la potencia aumenta algo másdeprisa, ya que las pérdidas también se incrementan con más rapidez.


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N

S


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N

S

N

S


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Motor sí ncrono

Una de las desventajas del motor

sincrónico es que no se puede poner

en marcha con solo aplicarlecorriente alterna trifásica.

Los motores sincrónicos se emplean

en mecanismos que exigen velocidad

constante desde carga cero a plena

carga.


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1.POTENCIA

POTENCIA NOMINAL

Es la potencia útil disponible que entrega o produce en régimennominal (condiciones específicas de diseño: T°


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TENSIÓN NOMINAL (VN)

Es aquella para la cual la máquina ha sido diseñada (odimensionada).Es la que figura en la placa y para la cualvalen las garantías del fabricante.

TENSIÓN DE SERVICIO (V servicio) Es el valor de la tensión en los bornes de la

máquina cuando está en servicio, es decir, es latensión que va ha ceder si es generador o recibir yceder si es transformador o recibir si es motor, en ellugar donde se instalan.

Tensión de servicio máximo admisible 1,15

VN


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3.-CORRIENTE NOMINAL

Sistema Monofásico I = PN

/ (V

N .

cosθ)

Sistema Trifásico I = PN/ √3 x V

N .

cos

θ)

Si la máquina se

sobrecarga la corrientesobrepasa de un 10% a15% su valor nominal.

La Corriente deArranque llega a valoresde 3 IN a 5 IN.


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4.-FACTORDEPOTENCIA (Cos Φ)

Es la relación entre la potencia activa y la

potencia aparente, siempre que lastensiones y las corrientes sean sinusoidales.

Cos Φ = P / S


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5.-FRECUENCIA

Es el número de oscilaciones periódicas completasde la onda fundamental durante un segundo.

En los generadores de corriente alterna la

frecuencia esta dada por:f = P. n / 60

P=Par de polos de la máquina

n=revoluciones por minuto (RPM)


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6.-RENDIMIENTO(η)

Es la relación entre la potencia suministrada

y la potencia absorbida por la máquina. |


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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ASÍNCRONO

Campo magnético giratorio

en el estator

El campo magnético induce f.e.m en el rotor

Circulan corrientes por el rotor creando un campo magnético

Fuerzas electromagnéticas entre las corrientes del rotory el campo magnético del estator

Par en el rotor: el rotor gira

El rotor gira a una velocidad Nr inferior a la velocidad de sincronismo Ns puesen caso contrario no se induciría f.e.m. en el rotor y por lo tanto no habría par

motor


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Principios de motores (Leyes Fundamentales )

Comprender las leyes fundamentales que rigen el funcionamiento general de losmotores : Faraday, Fleming, Biot Savart,

Ley de Faraday

Si un conductor se mueve por, un campo magnético de modoque corte las líneas magnéticas de flujo, se inducirá, unvoltaje por el conductor, como se observa en la figura 12. l.

Mayor cantidad de líneas de flujo cortadas por unidad detiempo, mayor el voltaje inducido por el conductor.

Si se coloca una bobina de N vueltas en la región de un flujo cambiante, se inducirá un voltaje porla bobina, como lo determina la Ley de Faraday.

http://www.youtube.com/watch?v=so4d71HGflA&feature=related


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Relaciones de Fleming

La regla de la mano izquierda de Fleming nos permite encontrar la dirección de lafuerza resultante que desarrolla un conductor con corriente cuando se encuentracolocado dentro de un campo magnético, ( Principio del Motor).

Para los motores aplicamos la mano izquierda con losdedos índice (dirección de campo), pulgar (dirección defuerza o movimiento) y medio (dirección de la corriente of.e.m.), formando un triedro trirrectángulo .


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La regla de la mano derecha del tirabuzón permite comprender de manera simplelos principales efectos asociados al campo magnético.


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La relacion de fuerza de Biot Sabart

La ley de la fuerza sobre un conductor que se encuentra dentro de un campomagnético, y que cuantifica a la ley de lenz, se le denomino como la ley de de Biot ySavart.

Esta ley relaciona el campo magnético por una unidad de área ( B ), la longitud delconductor ( L ) que se encuentra dentro del campo magnético y la corriente ( I ), Estastres magnitudes producen en conjunto una fuerza sobre el conductor,Esta fuerza sobre el conductor se puede expresar a través de la siguiente expresiónmatemática.

F = ILBsenθ


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CIRCUITO EQUIVALENTE DEL MOTOR DE INDUCCION TRIF ASICO


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El motor de inducción es semejante a un transformador cuyo primario es el estator ycuyo secundario es el rotor. El estator y el rotor se pueden considerar como acoplados

magnéticamente por un transformador ideal de relación de transformación a.

Suponiendo que esté parado, s= 1, su circuito equivalente monofásico será como elque se indica


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¿Cuál es la velocidad sincrónica de este motor?


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¿Cuál es la velocidad sincrónica de este motor?

¿Cuál es la velocidad del rotor de este motor, concarga nominal?

¿Cuál es la frecuencia del rotor de este motor, concarga nominal?

¿Cuál es el par al eje de este motor, con carganominal?


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Pin = PAG + PSCL + Pcore

Pconv = PAG - PRCL

Pout = Pconv

–

Pfriction air -Pmic

Pout = Pin- PSCL-Pcore-PRCL-Pfriction air -Pmic

PERDIDAS EN MOTORES


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PROBLEMA 2

Un motor de inducción de 480V 50Hp trifásico, toma 60ª con un fp= 0.85 en atraso.

Las pérdidas en el cobre del estator son de 2kW, y 700W en el cobre del rotor. Lasperdidas por rozamiento y con el aire son de 600W, las pérdidas en el núcleo son de1800W y las perdidas misceláneas son despreciables. Encuentre:

a) Potencia en el entrehierro PAGb) Potencia convertida Pconv

c) Potencia de salida Poutd) Eficiencia en el motor

Pin = PAG + PSCL + Pcore

Pconv = PAG - PRCL

Pout = Pconv

–

Pfriction air -Pmic

Pout = Pin- PSCL-Pcore-PRCL-Pfriction air -Pmic


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